使用SF6+N2混合绝缘气体时应注意的问题

张亮++张洪达++姜子秋++迟敬元

摘 要 输电线路中往往为了安全运行，需要采用绝缘装置，从而降低设备之间大的相互影响，以及输电设备对人体的影响。常用的绝缘介质主要为气体、液体、固体等三态物体以及复合材料，而气体是最常用的绝缘物质气体绝缘介质较固体、液体绝缘介质而言有着很多的优点，因而在使用上存在极大的优势。本研究根据当前最常用的SF6+N2混合绝缘气体作为阐述的基础，来分析该绝缘混合气体作为绝缘介质需要注意的问题，从而为相关领域的应用提供一个指导意见。

关键词 SF6+N2混合绝缘气体；低温性能；绝缘气体

中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0002-02

SF6是一种性能比较优良的绝缘气体介质，但是由于其易于液化，在常温下难以保存，同时其逸散到空气中容易对温室效应的起到恶化作用。而当将单纯的SF6用SF6+N2混合绝缘气体代替时，其相应的性能得到极大的凸显，使其应用范围极为广阔。

1 SF6+N2混合绝缘概述

1.1 SF6+N2混合绝缘气体的优点

传统的气体绝缘材料主要为SF6，这种气体材料的存在的缺陷是其是导致温室效应较为显著的气体之一，这种气体的广泛使用会对当前的温室效应产生极大的恶化作用，而SF6+N2混合绝缘气体由于其含有的SF6气体量极少，有利于环境保护。此外，SF6气体在电孤作用下容易分解出有毒气体，而且在0.3MPa～0.4MPa及低温下很容易液化，导致降低绝缘强度。而采用的替代物SF6+N2混合绝缘气体其能够很好的克服这个问题，N2的缓冲作用能够有效的缓解其液化问题，此外其成本相對较低，利于其在市场上的

推广。

1.2 SF6+N2混合绝缘气体的绝缘特性

当然在一般情况下SF6+N2混合绝缘气体的绝缘强度相对单纯的SF6来说稍低。研究表明，混合气体中SF6气体的含量较少的情况下，要保持原有的冲击电压耐受强度，混合气体的总压力应高于纯SF6气体的压力。通过提升气体压力能够将其绝缘性能在一定条件上达到均衡。此外在低温环境中，由于SF6容易液化，其绝缘性能也会随着液化程度的提升而急剧降低，而SF6+N2的混合绝缘气体，其中包含N2和SF6两种气体，而易于液化的SF6在其中的占有比率很小，而且N2同时是一种液化缓和剂，能够有效抵抗SF6的液化程度，从而使混合气体保持很好的气态性质，保持其在低温条件下相同的绝缘性能，在天气变化剧烈的地方应用有着比SF6更好的稳定性。

2 低温环境下SF6+N2混合绝缘气体的应用分析

2.1 低温环境中SF6+N2混合气体放电特性分析

SF6+N2混合绝缘气体在实际应用中主要针对于高压断路器和绝缘气体管道电缆等，针对这个应用条件下，从不同的放电条件下的电离系数、吸附系数的对比分析，可以发现当相应的温度降低，电离过程变弱而吸附过程变强，当添加入N2后，对混合气体的温度敏感性的缓冲作用就随着充入量有所增强，而电离过电离过程与吸附过程随温度的变化幅度越小。这就从根本原理上说明了当N2的含量增加时，在低温条件下，对应的绝缘气体的耐压能力就会提升，混合气体的在绝缘性能上的价值进一步提升。因此可以看出在低温环境下，混合气体中N2同SF6的比率的提升对于其在低温条件下的绝缘性能的改善有很好的促进作用，因而对于混合绝缘气体作为结缘介质制作的绝缘体的推广有着很高应用前景。

2.2 低温环境中SF6+N2混合气体击穿特性分析

击穿性能是混合气体最佳绝缘性能的一个体现。通过ANSYS软件对球—板、针—板两种典型放电电极结构下的电场分布进行仿真分析，得到了条件下的电场分布的不均匀程度对应的相关系数，并根据一般条件下的不均匀分布的电场以及严重分布不均匀条件下的电场的形影特性达到对应的击穿电压，根据分析得到当此混合绝缘气体的击穿电压对应不同的场景下的规律，该规律表现为当场景温度下降时对应的击穿电压会随着得到提升，也就说明了对应混合绝缘气体的绝缘性能在低温条件下的表现情况适合于在低温条件下使用。当气体得到提升时对应的绝缘性能也得到提升，而混合绝缘气体中的SF6含量提升时在温度提升时对应绝缘性能提升幅度相应提升增大，因此在对应的应用场景需要根据使用的要求，合理选择对应的N2/SF6对应的比例，对于其相应的性能的提升有着较为很显著的

作用。

3 使用SF6+N2混合绝缘气体需要注意的问题

3.1 工作时放电生成物的处理

SF6气体和N2+SF6混合结缘气体在高压条件下由于电弧、电火花以及电晕的情况发生，导致这些气体会出现分解，而由于对应气体含有F元素。分解出的生产的物质一般是一些有毒性的物质，这些物质对于实际应用中的电路没有很大的影响，但是对于相关维护人员来说，由于其长期与之接触，当这些毒性物质沾染到维护人员的身体，就会带来不好的影响，严重时对相关人员的心身造成不可逆转的损伤，因此在使用过程中需要考虑这个情况严格控制SF6在混合气体中的含量，此外尤其是在气体绝缘管道电缆上的应用中要做好密封处理，避免有毒的生成物泄露，切实维护运行过程中的安全。

3.2 SF6+N2混合绝缘气体的检测

通常情况下，混合绝缘气体的检测项目包括以下几个方面：气体泄漏、湿度、气体混合比、特征分解产物等。SF6+N2混合绝缘气体本质上是一种对环境污染极大的气体，其造成的温室效应程度相比于CO2造成的影响为其甚至几万倍以上，因此对于其气体检测就显得十分重要，对于气体泄漏问题要及时发现和解决，确保其造成的影响降到最低。

3.3 SF6+N2混合绝缘气体的回收与净化

当SF6+N2混合绝缘气体电气设备故障或维护时，尤其是气体管道等绝缘物体等出现这些问题时，需要对管道中的气体进行回收，确保气体不会过多的逸散到空气中，造成对空气的极大污染，SF6+N2混合绝缘气体回收不像纯SF6使用的方法一样，对于其回收不能直接液化灌装，而需要对混合的气体进行有效分离，然后分别进行液化灌装，对于其混合气体的分离是一个比较复杂的过程，当前对于这一过程一般由两个方法，其一为液化分离法，再者就是高分子膜分离法，通过上述方法对混合气体进行有效分离，从而达到气体净化和回收的

目的。

3.4 SF6+N2混合绝缘气体配气、补气

对于断路器的应用中，对混合绝缘气体断路器中气体组分普查时得到一个现象就是大部分设备中的气体混合比与设定值差别较大。当气体发生泄漏并对其维护过程中，由于气体量的减少导致气压大大下降，因此为了维护相应的绝缘效果，就需要对其进行配气和补气的操作，当前国际上对于配气和补气还没有统一的标准，因此在实际过程转给你需要根据具体情况采取相应措施，目前常用的办法就是分压补气法，先充入一定分压的一种气体，然后再充入另一种气体通过两次充气的配比情况的调整来实现所需要的充气结果，从而维护绝缘体中的绝缘气体的固定比率和绝缘性能。

参考文献

[1]汪蔝，邱毓昌，张乔根.SF6混合气体绝缘的发展动向[J].绝缘材料，2002，35（5）：31-34.

[2]邱毓昌，李六昌，夏明通.气体绝缘管道电缆的绝缘设计[J].电线电缆，2001（5）：10-13.endprint